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第四节
定位桩

定位桩又称定位钢桩,是用来固定船舶位置,配合挖泥作业的装备,也是挖泥船上一项关键的通用设备。桩的大小尺寸与船体主尺度、挖掘深度以及受力情况等相关联。桩体内部通常注入水泥等重物,以降低重心和增大插入泥层时的贯入量,桩脚部位呈尖状,有利插入泥层。定位桩主要承受弯曲应力的作用,有如一根悬臂梁,壁厚根据强度计算加以确定。

定位桩是该系统的主要组成部分,除了桩本体外,其余组成部分还有桩的提升机构、桩架以及倒桩机构,依各地区的使用习惯呈现多种样式。

现今绞吸挖泥船上最常采用的定位桩系统是传统的固定桩腿定位桩和移动台车式定位桩。船上通常设有三根定位桩:一根工作桩、一根辅助桩以及一根备用桩。当船处于调遣状态下,主、辅桩需放倒搁置于机舱棚顶部两侧。

一、传统定位桩

传统定位桩亦称固定钢桩系统,其工作桩、辅助桩以及收放系统对称布置于船尾两侧,两桩与船的中心线等距离设置。之所以称为固定钢桩,是因为钢桩在船尾设定位置上只能够沿桩架上下运动,交替插入泥层使船步进,而不能水平行走。为了移动挖泥船,必须提升钢桩,图3-10所示即为早期较常用的几种钢桩提升方式。

图3-10 早期常用的几种钢桩提升方式

二、台车式定位桩

台车式定位桩是现代出现的一种先进的定位形式,一套带有定位桩行走机构的液压台车,它安装于船尾中间的开槽部位,工作桩位于台车之上,由位于轨道上的4个滚轮所支承以承受垂直力,并由导轮承受横向力。在液压油缸推动下,桩腿能沿中心线步进,油缸行程通常在4~6米范围内,现在大型以上绞吸挖泥船中,最大行程已达9米,辅桩依然设于船尾一侧(见图3-11)。

图3-11 定位桩台车

(a)原理图;(b)实船图

新一代自航绞吸挖泥船上的液压定位桩台车不仅能够自行倒桩,而且还具有可挠性,即可变刚度,尤其是在面对海浪汹涌的恶劣海况下,这一突出优点使海上作业的大型绞吸挖泥船性能增色不少,是现代创新的绞吸挖泥船重要特征之一。对两艘具有相同尺度和功率而定位桩形式各异的绞吸挖泥船,在给定作业边界条件下进行对比,结果表明:采用定位桩台车的绞吸挖泥船,较之采用固定桩的绞吸挖泥船能赢得更多的有效挖泥时间并有效提高了生产率,所以深受用户欢迎。

另外台车式定位桩除了通常设于船后中间开槽位置外,还可以处理成独立浮体的钢桩台车单元,作为一个独立浮体,通过刚性连接固定于绞吸挖泥船的艉端,这种方式有望提高台车系统的工作效率,并增大挖宽,这种形式在国外(尤其美国)较为常见,它几乎具备与绞吸挖泥船同等大小的尺度,在需要的场所,刚性连接在绞吸挖泥船后,这种装备被称为定位桩驳船,其好处是作业时能借此获得更大的挖宽和挖掘效率,前提是作业水域必须足够宽敞(见图3-12)。

图3-12 后带台车式定位桩的绞吸挖泥船

2002年我国出口越南的1 500立方米/时绞吸挖泥船,在设计上就采用了船后加接定位桩台车(见图3-13)。

图3-13 1 500立方米/时绞吸挖泥船船后加接定位桩台车

在最新的绞吸挖泥船“天鲲”号上还配备了油缸式柔性重型钢桩台车系统,可适应3米高的波浪。柔性重型钢桩台车主要针对绞吸挖泥船在恶劣环境施工时钢桩定位能力弱的问题通过开展绞吸挖泥船多点约束下的运动、载荷计算模型和柔性缓冲的机理研究,开发的四油缸、柔性缓冲、滑块式重型钢桩台车,使得适应船舶纵摇的能力由1度增加到4度,增强了绞吸挖泥船恶劣海况下的适应性、可作业性和安全性。 VvJLJTlP6CL4giTGpocyfloelFupiX8k1i/XDBaBDXWQdPCEwrHi3muP3coROdIs

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